Я познаю мир. Биология

Харс Александр Александрович

Кто отдает приказы?

Представьте себе станок–автомат для изготовления гвоздей. Что нужно для того, чтобы он приступил к их изготовлению? Во–первых, металл – чтобы было из чего делать гвозди. Во–вторых, электроэнергия – чтобы станок мог работать. А в–третьих... нужно включить станок.

А кто «включает» процесс дифференцировки клеток?

Каждая клетка любого организма имеет полный объем информации о том, как устроен организм, в котором она находится, а также о том, какие функции и каким образом должны выполнять клетки данного организма. Действительно,

клетки умеют делать то, что им положено, но кто–то должен им дать команду. Оказывается, команду дают клетки–соседи из тех, кто появился раньше и успел сформироваться.

image l:href="#"

Развитие нервной трубки зародыша амфибии

Вы уже знаете, что у зародыша довольно рано формируется нервная трубка. Затем на ее переднем конце возникает утолщение – зачаток головного мозга, а чуть позже по бокам этого зачатка возникают глазные пузырьки, зачатки будущих глаз.

Всё, что в глазу непосредственно относится к восприятию света, создается клетками нервной трубки, но создать глазодвигательные мышцы, глазной хрусталик и роговицу, тем более веки и ресницы, клетки нервной трубки не могут. Обязанность создать хрусталик и роговицу возложена на клетки верхнего слоя зародыша, его эктодерму. Естественно, эктодермальные клетки сами решить, когда им надо заняться этой работой, не могут и ждут указаний. Они получают их от глазного пузырька. Создание хрусталика начинается, когда глазные пузырьки подрастут и приблизятся к эктодерме зародыша. Пузырьки и дают команду начать строительство хрусталиков.

Если один из глазных пузырьков удалить, будьте уверены, ни глаз, ни хрусталик на той стороне головы у зародыша лягушки не вырастет. Другое дело, если пересадить глазной пузырек на новое место, скажем, на шею будущего зародыша, – такие операции у них легко удаются, хрусталик будет создан. Сначала клетки оболочки зародыша станут впячиваться внутрь. Затем они замкнутся в пузырек и отшнуруются от образовавших их клеток. Этот крохотный пузырек станет зачатком хрусталика. Позже клетки наружной оболочки зародыша создадут над хрусталиком роговицу.

image l:href="#"

Образование зачатка глаза: 1 – глазной пузырек; 2 – эктодерма; 3 – зачаток хрусталика; 4 – формирующаяся сетчатка; 5 – формирующаяся роговица

Итак, порядок работ на этом участке строительства глаза следующий. Хорда стимулирует создание у зародыша нервной трубки. Глазные пузырьки, возникшие из нервной трубки, вступают в контакт с наружной оболочкой зародыша, заставляя ее создать хрусталик. В свою очередь хрусталик дает команду на создание роговицы.

Годятся и чужие приказы

Удивительно, но клеткам и тканям организма в их деятельности по созданию организма годятся и чужие приказы. Во всяком случае, ткани кожи охотно выполняют такие распоряжения.

Знаете ли вы, как устроена кожа высших позвоночных? Она состоит из трех слоев: наружного – эпидермиса, среднего слоя – дермы и подкожной клетчатки. Собственно кожей является дерма. Во всяком случае, так переводится это слово с греческого языка. Приставка «эпи» переводится как «на», «над». Следовательно,

эпидермис – это то, что над кожей.

image l:href="#"

Строение кожи: 1 – эпидермис (мертвые клетки); 2 – эпидермис (слой живых, делящихся клеток); 3 – дерма; 4 – подкожная жировая клетчатка; 5 – потовая железа; 6 – сальная железа; 7 – кровеносные сосуды; 8 – нервы; 9 – нервные «окончания» (рецепторы)

Происхождение этих кожных слоев различно. Эпидермис образуется из эктодермы, а дерма – из мезодермы. В дерме проходят тонюсенькие кровеносные и лимфатические сосуды, нервы и находятся кожные железы.

Кроме того, кожа формирует волосы, перья, ногти и когти.

Кожа цыпленка формирует три типа покровных структур: широкие перья крыла, узкие перья, которые покрывают большую часть тела курицы, и чешуйки на лапах, а, кроме того, когти. Как вы думаете, что будет, если эктодерму цыпленка, которая при контакте с хрусталиком вырабатывала роговицу глаза, пересадить на другое место к тому же цыпленку? Теперь она будет формировать перья. Мало того, если всё тот же участок эктодермы цыпленка скомбинировать с мышиной кожной мезодермой, она и в этом случае создаст перья.

image l:href="#"

Конечно, реально получить такого мышонка не удастся: зародыш, «скомбинированный» из кусочков тканей разных животных, погибнет

Способность понимать и выполнять приказы таких далеких друг другу существ, как курица и мышь, свидетельствует о том, что они, хотя и очень далекие, но родственники. Мышиная ткань дает команду куриной: «Образовать покровные структуры!», и куриная ткань выполняет эту команду как умеет. Она не умеет создавать волосы. Таких генов в куриной ткани нет. Ведь птицы и млекопитающие произошли от совершенно разных групп рептилий, их предки разошлись задолго до того, как впервые в эволюции появились волосы.

Другое дело – зубы. У первых птиц они еще были. Когда ученые скомбинировали эктодерму пятисуточного куриного эмбриона, взятую из области головы, где формировались челюсти, с мезодермой 16–суточного зародыша мыши, из области, где формируются зубы, куриная эктодерма создала зубы. Клетки куриного зародыша, не создававшие зубов в течение 10 миллионов лет, еще не забыли, как это делается.

image l:href="#"

Обзаводимся связями

В мозговом зачатке эмбрионов любых животных нервные клетки (нейроны) еще не имеют отростков. Они развиваются позже и, что самое интересное, добираются именно до тех нейронов, с которыми обязаны обмениваться информацией. В сравнении с размером тела нервной клетки длина ее отростков кажется огромной, ведь им часто приходится тянуться через весь мозг или через всё тело животного. Как «узнает» растущий отросток, в какую сторону ему следует пробираться? Как он находит ту нервную клетку, с которой ему полагается образовать связь?